CN106112962B - 用于辅助肌肉力量的可穿戴装置 - Google Patents

Abstract

一种用于辅助肌肉力量的可穿戴装置包括：基座，支承在穿戴者的上半身上；支承构件，与所述基座连接，并且从所述基座以预定距离向前隔开；线，具有穿过所述支承构件连接至所述穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线的第二端被拉动时，所述线通过将手臂举起至由所述支承构件支承的状态来支承穿戴者的手臂。

Description

用于辅助肌肉力量的可穿戴装置

技术领域

本发明涉及一种用于辅助肌肉力量的可穿戴装置，且更具体地，涉及一种当以工人将所述穿戴设备穿在头上的方式使用时，能够减少疲劳的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置。

背景技术

在生产线上工作或者重复同样的工作的工人使用特定的肌肉，并且这些肌肉疲劳得相对快，因此工作效率劣化。

当工人变得过度疲劳并且失去专注时，将会导致安全问题，因此，可穿戴的机器人已被开发来减少在工厂中的工人的疲劳。

一般来说，可穿戴机器已被开发以更容易地运载重物，并且，根据此趋势，已开发出用于增强下半身肌肉力量，并且补充二头肌和前臂屈肌肌肉的动作的机器人。

然而，即使随着这些各种机器人的开发，当以头部以上工作时，现有机器人不足以用于将工人的肘部举起至他或者她的肩部的动作。特别地，工人在生产地以其头部以上工作时，执行重复的任务将引起工人肩上、脖子、以及肩胛骨上的负担，并且如果严重，可导致关节炎和风湿性关节炎。

进一步地，现有可穿戴机器人具有牢固的框架(连接)，因此穿上所述机器人的工人可能将承受由此引起的不自然的动作而带来的不舒适。

因此，期望能开发能够解决上述问题的可穿戴机器人。

上文仅用于帮助理解本发明的背景，并且其不意味着本发明落入本领域的技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

因此，本发明提出一种当以头部以上工作时，用于辅助肌肉力量以减少工人疲劳，并且使得工人得以自然地移动的可穿戴装置。

为了实现上述目标，根据本发明的一方面，所提供的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置包括：基座，支承在穿戴者的上半身上；支承构件，与所述基座连接，并且以预定距离从所述基座向前隔开；以及线，具有穿过所述支承构件连接至所述穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线的第二端被拉动时，所述线通过将手臂举起至由所述支承构件支承的状态来支承穿戴者的手臂。

其中所述基座形成为配置成穿在穿戴者上半身的背心的形状。

所述支承构件包括向前突出的第一框架；和第二框架，所述第二框架具有在所述第一框架下方与所述基座连接的第一端以及与所述第一框架连接的第二端，并且支承所述第一框架。

所述支承构件支承所述线的部分位于所述线的第一端和手臂的接合处的上方。

当所述支承构件与手臂平行时，所述支承构件的第一端延伸至所述穿戴者的肘部。

所述线的第一端被连接至穿戴者的肩部和肘部之间的部分。

所述线被支承在所述支承构件的前端，并且所述线的第一端被连接至在所述穿戴者的肩部和肘部之间靠近肘部的一端。

所述线围绕所述穿戴者的手臂并且被连接至手臂以便能够绕着手臂自由地旋转。

所述装置可还包括覆盖所述穿戴者的上臂的上臂壳以及覆盖所述穿戴者的下臂的下臂壳，其中所述上臂壳和所述下臂壳弹性地结合以维持预定的角度。

所述装置包括外罩，所述外罩覆盖所述线的第一端和第二端之间的部分，形成用于所述线的通道，并且具有连接至所述支承构件的第一端。

所述装置还包括驱动单元，所述驱动单元连接至所述线的第二端，并且被从外部控制以卷起或展开所述线。

所述装置还包括颈托，所述颈托具有弹性地且可旋转地连接至所述基座的第一端，以及接触并支承所述穿戴者的颈部的第二端。

所述颈托的第一端被连接至穿戴者身上的所述基座的前侧，并且所述颈托的第二端在所述穿戴者颈部的后方延伸，支承颈部的后侧，且向前施加弹性力。

为了实现上述目标，根据本发明的另一方面，所提供的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置包括：支承构件，支承在穿戴者的上半身上，并且以预定距离从穿戴者的身体向前隔开；线，具有穿过所述支承构件连接至所述穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线的第二端被拉动时，所述线通过将手臂举起至由所述支承构件支承的状态来支承穿戴者的手臂；驱动单元，连接至所述线的第二端，并且响应于外部信号拉伸或者延展所述线；以及颈托，具有弹性地且可旋转地连接至基座的第一端以及接触并支承所述穿戴者的颈部的第二端。

所所述驱动单元包括连接至所述线的第二端用于卷起或展开所述线的驱动电机，以及响应于外部操作信号来控制所述驱动电机的控制器。

根据具有上述描述结构的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置，能够在以头部以上工作时，最小化穿戴者移动的限制，并且能够减少工人以头部以上工作时的疲劳，使得工作效率和生产率得以提高。

附图说明

从以下结合附图进行的详细说明中，本发明的以上和其他目的、特征和优点将更加显而易见，其中

图1是根据本发明的实施例的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置的示意图；

图2是图1所示的可穿戴装置的主视图；并且

图3是示出图1的可穿戴装置的操作的示意图。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所述，混合车辆时具有两种或多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电动力的车辆。

本文所使用的术语仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚指明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整数、步骤、操作、部件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、部件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。

此外，本发明的控制逻辑可实施为包含能由处理器，控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。例如：计算机可读介质可以包括但不仅限于，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，光盘(CD)-只读存储器(ROM)，磁带，软盘，闪存盘，智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在连接网络的计算机系统当中，使得计算机可读介质例如，利用远程信息处理服务器或者控制器局域网络(CAN)，分布式地存储和执行。

下文将参考附图描述根据本发明的示例性实施例的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置。

图1是示出根据本发明的实施例的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置的示意图，图2是所述可穿戴装置的主视图，并且图3是示出可穿戴装置的操作的示意图。

如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例的一种用于辅助肌肉力量的可穿戴装置包括：支承在穿戴者上半身的基座100；与所述基座100连接，并且以预定距离从所述基座向前隔开的支承构件200；以及线300，其具有穿过支承构件，连接至穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线300的第二端被拉动时，其可通过将手臂举起至被支承构件200支承的状态以支承穿戴者的手臂。

如图1所示，在更进一步的细节中，基座100以配置成穿在穿戴者上半身的背心的形状来形成，即，基座100可穿戴在穿戴者的上半身，以使得为举起手臂可移动量相对小的量。为了在举起手臂时能稳定的支承负载，基座100可围绕上半身，覆盖穿戴者肩部的上部和及侧部。

进一步地，支承构件200可包括向前突出，并且支承线300的第一框架210，以及第二框架220，其具有在第一框架210下方与基座100连接的第一端以及与第一框架210连接的第二端，并且第二框架支承第一框架210。

可选地，第二框架220的第二端可连接至向前突出的第一框架210的前端，并且因此，所述装置能够具有相对轻的重量(即，穿戴者可轻易支承的重量)以及简单的配置，并且其在举起手臂时稳定的支承向下的负载。

支承构件200可以其他配置形成。例如，支承构件200可以是具有一侧连接基座100并且从基座100突出的块状，或是支架，或是以各种其他方式形成。

支承构件200在当其平行于手臂时，可具有延伸至手臂的肘部的一端，并且线300在支承构件200的前端被支承。线300的第一端连接至在肩部和手臂肘部之间的部分。具体地，线300的第一端连接至在肩部和肘部之间且最靠近离肘部的支承构件200的一端。

由支承构件200支承线300所在的的部分可被放置在线300的第一端和手臂之间的结合处上，如此当线300的第二端被拉动时，如图3所示，线300的第一端将手臂像滑轮一样拉起，并且因此，穿戴者的手臂可被举起。

由于支承构件200的第一端延伸至穿戴者手臂的肘部，并且线300的第一端连接至肘部，即使手臂被举至最大平行或是几乎完全平行于第一框架210，下臂能独立移动并且上臂能够稳定地支承下臂，因此全手臂的负载能够得以稳定地支承。

显然的，线300不必须支承肘部，手臂和线300之间的结合处、支承构件200的长度和形状、以及在支承构件200与手臂之间的结合处是能够调整的。

如图3所示，在另一方面，覆盖线300的第一端和第二端之间的部分的外罩320形成用于线300的通道，并且具有连接至支承构件200的第一端。外罩320能够形成用于线300的类似包衣的通道，并且外罩的第一端被连接至支承构件200以使得由支承构件200支承线300通。当线300的第二端被拉动时，位移能够通过外罩320精确地传输至线300的第一端，因此能够控制精确举起动作。

如另一示例，线300可穿过支承构件200被设置，或者不带有外罩320保持在支承构件200上，并且线300的通道可通过将外罩320设置在支承构件200内部而形成。

如图1所示，响应于外部信号，用于拉伸或者延展线的驱动单元310被连接至线的第二端。驱动单元310可包括驱动电机311，驱动电机连接至线300的第二端，并且从外部控制以卷起或者展开线，驱动单元还包括控制驱动电机311的控制器312。进一步地，提供由穿戴者操作的单独的操作开关，以使得控制器312能操作驱动电机311，并且提供由穿戴者检测旋转角度和扭矩的传感器，以使得控制驱动电机311以根据手臂的旋转提供辅助力。

进一步地提供覆盖手臂的上臂的上臂壳410以及覆盖下臂的下臂壳420，并且上臂壳和下臂壳能够通过弹性构件(未示出)弹性地连接以维持预定的角度。

上臂壳410和下臂壳420可分别地完全或者部分覆盖上臂和下臂，并且以各种可支承手臂的形式实施，例如框架结构或是面板壳体结构。进一步地，上臂和下臂壳可通过弹性构件支承以构成适合于以头部以上工作的预定的角度。弹性构件例如扭转弹簧可插入进上臂壳410和下臂壳420的结合处，以使得通过测试而设置的预定角度被基本上维持并且能够由穿戴者改变，如此当以头部以上工作时，下臂可自由地移动。

线300的第一端可被设置为围绕手臂，即，可围绕着上臂壳410延伸并且连接至手臂，并且其可被连接以围绕手臂自由地旋转。由于线300围绕手臂，线300能够均匀的抵抗手臂和线300的部分的负载，当手臂被举起时，靠近手臂的所述负载能够在角度上发生改变。具体地，如图2所示，当手臂被举起时，由于在支承构件200与手臂之间存在预定间隙，线300的拉力方向和手臂上的负载的方向之间的角度将改变。相应地，当线300固定在手臂上时，所述变化将作为扭矩施加至手臂，并且所述扭矩被施加至穿戴者。当线300固定至上臂壳410时，所述扭矩将施加至上臂壳410，即，施加至穿戴者的整个手臂，所以这将在执行相关任务的工作中引起不适或不便。因此，线300被连接以围绕手臂或者上臂壳410自由地旋转，因此，这种结构能够预防扭矩并且能获得稳定的工作环境。

可选地，在线300没有直接围绕手臂或者是上臂壳410的情况下，能自由旋转的支架可被安装至手臂或者上臂壳410上，并且然后所述支架可与线300相连接，其中所述支架可以是线300的一部分。

可进一步提供颈托500，颈托具有弹性地且旋转地连接至基座的第一端，以及接触和支承穿戴者颈部的第二端。颈托500的第一端可被连接至穿戴者身上的基座100的前侧，并且第二端可在穿戴者颈部的后方延伸，支承颈部的后侧，并且向前施加弹性力。

用于从颈托500向前施加弹性力的弹性构件，例如扭矩弹簧可置于基座100的和颈托500的接合处，并且颈部和头部向后倾斜的方向和颈托500的第二端围绕第一端旋转的方相对应或者几乎彼此对应，因此，颈部和头部能够由弹性构件得以平稳支承。

在颈托500的第二端置有垫子510，使得颈部和头部能够舒适被支承。

根据具有上述结构的用于辅助肌肉力量的可穿戴装置，穿戴者的上半身不被连接组件支承，但是通过线进行部分地支承，因此能够使得在以头部以上的工作中移动的限制最小化。

进一步地，当工人重复地和持续地以头部以上执行工作，能够减少上臂、肩部，或者肩胛骨的疲劳，从而工作的效率和生产率将得以提高。

尽管本发明的优选实施例为阐述目标已进行描述，然而本领域技术人员应当理解的是在未背离如所附权利要求所公开的，本发明技术思想和范围的情况下，可做可各种修改、增添与减少。

Claims (14)

1.一种用于辅助肌肉力量的可穿戴装置，包括：

基座，支承在穿戴者的上半身上；

支承构件，与所述基座连接，并且以预定距离从所述基座向前隔开；

线，具有穿过所述支承构件连接至所述穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线的第二端被拉动时，所述线通过将手臂举起至由所述支承构件支承的状态来支承穿戴者的手臂；以及

颈托，所述颈托具有弹性地且可旋转地连接至所述基座的第一端，以及接触并支承所述穿戴者的颈部的第二端。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述基座形成为配置成穿在穿戴者上半身的背心的形状。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述支承构件包括向前突出的第一框架；和第二框架，所述第二框架具有在所述第一框架下方与所述基座连接的第一端以及与所述第一框架连接的第二端，并且支承所述第一框架。

4.根据权利要求1所述的装置，其中由所述支承构件支承所述线的部分位于所述线的第一端和手臂的接合处的上方。

5.根据权利要求1所述的装置，其中当所述支承构件与手臂平行时，所述支承构件的第一端延伸至所述穿戴者的肘部。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述线的第一端被连接至穿戴者的肩部和肘部之间的部分。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述线被支承在所述支承构件的前端，并且所述线的第一端被连接至在所述穿戴者的肩部和肘部之间靠近肘部的一端。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述线围绕所述穿戴者的手臂并且被连接至手臂以便能够绕着手臂自由地旋转。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括覆盖所述穿戴者的上臂的上臂壳以及覆盖所述穿戴者的下臂的下臂壳，其中所述上臂壳和所述下臂壳弹性地结合以维持预定的角度。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括外罩，所述外罩覆盖所述线的第一端和第二端之间的部分，形成用于所述线的通道，并且具有连接至所述支承构件的第一端。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括驱动单元，所述驱动单元连接至所述线的第二端，并且被从外部控制以卷起或展开所述线。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述颈托的第一端被连接至穿戴者身上的所述基座的前侧，并且所述颈托的第二端在所述穿戴者颈部的后方延伸，支承颈部的后侧，且向前施加弹性力。

13.一种用于辅助肌肉力量的可穿戴装置，包括：

支承构件，支承在穿戴者的上半身上，并且以预定距离从穿戴者的身体向前隔开；

线，具有穿过所述支承构件连接至所述穿戴者的手臂的第一端，并且当所述线的第二端被拉动时，所述线通过将手臂举起至由所述支承构件支承的状态来支承穿戴者的手臂；

驱动单元，连接至所述线的第二端，并且响应于外部信号拉伸或者延展所述线；以及

颈托，具有弹性地且可旋转地连接至基座的第一端以及接触并支承所述穿戴者的颈部的第二端。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述驱动单元包括连接至所述线的第二端用于卷起或展开所述线的驱动电机，以及响应于外部操作信号来控制所述驱动电机的控制器。

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